厌氧折流板反应器及其废水处理工艺

第39卷第1期2010年1月辽宁化工LiaoningChemicalIndustryVo1．39，No．1January，2010厌氧折流板反应器及其废水处理工艺李慧婷，-，李永峰，高艳娇，王帅(1．东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040；2．辽宁工业大学土木建筑212程学院，辽宁锦州121001)摘要：介绍了厌氧折流板反应器(ABR)的理论基础及其在废水处理方面的发展和应用。多相厌氧(SMPA)理论认为，一个作为微生物生长繁殖的微型生态系统的厌氧反应器，应能保证各类微生物的正常代谢，物质和能量流动的高效顺畅。ABR几乎完美的实现了SMPA理论，具有结构简单、投资少、运行稳定、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点，适于处理各种浓度的废水。关键词：厌氧折流板反应器；多相厌氧理论；生物特性；颗粒污泥；运行效能中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1004—0935(2010)0卜0102—04根据参与厌氧消化过程的不同微生物种群对生态因子要求的不同，进行两相及多相工艺研究，以及根据反应器的混合要求进行复合流态工艺的研究，是目前开发和研制以厌氧折流板反应器(AnaerobicBaffledReactor，简称ABR)为代表的第三代新型厌氧处理工艺技术的主导方向。1ABR理论基础一多相厌氧理论1．1多相厌氧理论的基本思路Lettinga⋯教授在展望未来厌氧反应器发展动向时，提出了一个崭新的工艺理论一分阶段多相厌氧反应器(StagedMulti—PhaseAnaerobicRe-actor，SMPA)。SMPA并非特指某个反应器，而是一种新工艺思路，主要包括以下几方面：(1)在各级分隔的单体中培养出合适的厌氧细菌群落，以适应相应的底物组分及环境因子(pH，H2分压等)；(2)防止在各个单体中独立发展形成的污泥互相混合；(3)各个单元内的产气互相隔开；(4)工艺流程更接近于推流式。1．2SMPA理论的优势SMPA理论是对厌氧微生物降解机理与反应器水力学特性的最新诠释和应用。实现了SMPA的厌氧反应器具有以下优势J：(1)良好的污泥截留性能。可以保证反应器拥有足够的生物量。厌氧微生物的世代时间较长，代谢水平远低于好氧微生物，因此，较高的固体截留程度是保证厌氧生物处理效率的基础和前提。(2)良好的水力流态。局部的完全混合使生物污泥能够与进水基质充分混合接触，以保证微生物能够充分利用其活性降解水中的基质；而整体的推流式运行，在各隔室或单元间可形成一定的底物浓度梯度，有利于提高出水水质。(3)良好的微生物功能分区，即相分离特性。反应器能提供适宜不同类型微生物的生态位，从而使不同厌氧菌群在最优环境条件下发挥功能，进而令反应器稳定高效运行。2ABR的运行模式2．1ABR的结构厌氧折流板反应器(AnaerobicBaffledReac—tor，简称ABR)是美国斯坦福大学的McCarty教授及其同事在20世纪80年代在厌氧生物转盘反应器的基础上所研发的一种新型高效厌氧反应器J，如图1所示。通过在反应器内设置一系列垂直放置的折流挡板，ABR被分隔成几个串联的收稿日期：2009-12-15作者简介：李惠婷(1982一)，女，讲师。硕士研究生。第39卷第1期李慧婷，等：厌氧折流板反应器及其废水处理工艺103隔室，每个隔室都可以看作一个相对独立的上流式厌氧污泥床(UASB)。进水通过折板的引导上下流动，在此过程中与反应器内的活性污泥相接处，水中的有机物得以逐渐去除。在废水流动速度和生物气气泡上升的作用下污泥有一程度上的上升。但是由于污泥自身的沉降性能和折板的阻挡，污泥在水平方向的流速很慢，反应器在整体上接近推流式工艺J。ABR的优势如表1所示。进水-图1ABR结构示意图-出水2．2ABR的运行特性ABR的运行模式使其能在反应器纵向上使产酸过程、产氢过程、产甲烷过程相分离，即ABR在无需高投资成本和复杂的运行管理的情况下即可表现出多相厌氧系统的特性。可以说，ABR几乎完美的体现了SMPA理论。表1ABR的优势3ABR内的微生物特性相分离是生态学上的术语，也称为生态位分离。ABR水力流态特征所决定的整体上推流，带来有机物浓度及pH、ORP等环境条件沿格室的变化，不同格室微生物中优势种群发生了相应的选择、改变，产生生态位分离，体现了微生物相的分离一。3．1ABR内的微生物种群ABR反应器的独特结构使得每个隔室所生长的微生物群落均不同。每个隔室的微生物生态有底物类型及周围环境(如温度、pH值等)所决定。在产酸区，那些能够在极高的底物浓度和pH值逐渐下降的环境中生长的微生物将成为优势种群。而在反应器末端存在的，则是那些生长速度缓慢、在较高pH值环境中才会生长良好的细菌种群。目前，描述种群动态的技术各种上述技术普遍发现了ABR中乙酸裂解产甲烷八叠球菌属和甲